本发明涉及一种生化木质素树脂环保发泡保温材料及其制备方法，属于建筑保温材料技术领域。
背景技术：
在当前能源日趋紧张的情况下，对建筑物进行节能保温是一项必要的措施。现在市场上占主导地位的泡沫塑料，如聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等，其耐热温度低，燃烧后会放出大量热量，产生大量烟毒气，既回会造成环境污染，也成为火灾中造成人员伤亡的主要因素之一，因此，上述保温材料在建筑和管道领域的应用受到极大的限制。也有研究将无机阻燃剂(氢氧化镁等)和有机阻燃剂(磷酸酯类、卤素类等)添加到聚氨酯等高分子发泡材料当中以提高其阻燃性能，氧指数基本低于30％，阻燃效果并不理想。无机阻燃剂的添加是发泡密度较高、导热系数大，节能效果低；有机阻燃剂的价格昂贵，难于得到工业化应用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种生化木质素树脂环保发泡保温材料，解决了现有建筑用保温材料存在的阻燃效果不理想、节能效果低、难以工业化应用的问题，具有绿色环保、不易开裂粉化、保温节能的特点，本发明同时提供其制备方法。
本发明所述的生化木质素树脂环保发泡保温材料，由以下重量份数的原料制成：
优选地，由以下重量份数的原料制成：
其中，所述的高活性木质素酚醛树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)制备高活性木质素：
a)以秸秆作为原料，先通过粉碎机进行切断、除尘，再于2.0～5.0MPa下汽爆2～6min，固液分离后向得到的固形物中加碱液，在78～135℃下蒸煮分离0.5～2h，得到木质素黑液；
b)向木质素黑液中加入15～90ppm的Ca(OH)2进行絮凝沉淀，经过滤精度为18～23μm的过滤器进行过滤，得到木质素清液；
c)将木质素清液送入管式超滤膜中，控制超滤膜堆压力为5.0～8.0MPa、温度为30～60℃、通量为50～90m3，得到超滤浓液和超滤清液，将超滤浓液送入超滤单效蒸发分离器中，控制蒸发负压为-0.85～-0.89MPa、温度为70～90℃、通量为10～20m3，得到超滤浓黑液，将超滤清液通过卷式纳滤膜进行过滤分离，控制纳滤膜堆压力为15.0～20.0MPa、温度为30～60℃、通量为10～20m3，得到纳滤浓液和纳滤清液，将纳滤浓液送入纳滤单效蒸发分离器，控制蒸发压力为-0.85～-0.89MPa、温度为70～90℃、通量4～10m3，得到纳滤浓黑液；
d)将超滤浓黑液和纳滤浓黑液分别通过输送装置送入喷雾干燥器，控制干燥负压为-0.21～-0.53MPa、进风温度为200～300℃、出风温度90～180℃，最终得到粒度为200～230目的高活性木质素；
(2)制备高活性木质素酚醛树脂：
将以下重量份数的原料：50～70份高活性木质素、100～150份苯酚、2～25份酸性半纤维素液、50～100份碱性半纤维素液、10～50份软水、50～70份植酸磷树脂和1～15份沸石固体酸加入到反应釜中，于温度为150～250℃、压力为2～4MPa下反应2～10h，得到反应液，向反应液中依次加入40～190份甲醛、1～15份纳米复合催化剂，于50～120℃下反应1～6h，得到粘稠物，将粘稠物用50～80℃的水进行洗涤，干燥后粉碎至200目，然后加入2～20份凝胶型离子交换树脂进行搅拌，得到高活性木质素酚醛树脂；其中：酸性半纤维素液为为秸秆经粉碎机切断后，于2.0～5.0MPa下汽爆2～6min，固液分离后向得到的固形物中加酸液，于78～135℃下蒸煮0.5～2h而产生的发酵废液；碱性半纤维素液为秸秆经粉碎机切断后，于2.0～5.0MPa下汽爆2～6min，固液分离后向得到的固形物中加碱液，于78～135℃下蒸煮0.5～2h而产生的发酵废液；植酸磷树脂的制备方法是将80份植酸磷加入到反应器中，向其中加入去离子水调节pH值为10～13，然后加入200～700份二乙胺基丙胺调节pH值为8～13，升温至70～100℃，加入碳酸钠反应10～22h，调节pH值为1～6，于100℃下加入多钒酸铵反应1～4h，离心过滤后得到植酸磷树脂；凝胶型离子交换树脂为市售330-弱碱性环氧系阴离子交换树脂；纳米复合催化剂为K4型纳米矿晶。
所述的氨基酸型氟碳表面活性剂是以全氟环氧丙烷齐聚物为原料，经酰胺化、加成和水解反应而制得，其化学式为CF3CF2(C3F6O)nCOF，n＝2～4。
所述的有机硅阻燃剂优选的型号为KR-2710，生产厂家为日本信越，这是一种新型高效、低毒、防熔滴、环境友好的无卤阻燃剂。
所述的木质素基泡沫混凝土发泡剂的制备方法如下：将高沸醇木质素配制成浓度为20～40wt％的溶液，用磷酸氢二钠调节pH值至9～11，加热至50～80℃，加入α‐氨基酸类化合物和醛类物反应1～3h，得到胺化羧基化高沸醇木质素，然后升温至60～90℃，加入烯丙基磺酸钠和引发剂反应4～5h，最后加入氨基酸性氟碳表面活性剂、皂化骨胶搅拌均匀，冷却后得到木质素基泡沫混凝土发泡剂。其中，α‐氨基酸类化合物为苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸中的任意一种或多种；醛类物为甲基壬乙醛、三聚乙醛或苯乙醛；引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、安息香二甲醚、甲醛合次硫酸氢钠、叔丁基过氧化苯甲酸中的任意一种或多种；氨基酸型氟碳表面活性剂是以全氟环氧丙烷齐聚物为原料，经酰胺化、加成和水解反应而制得，其化学式为CF3CF2(C3F6O)nCOF，n＝2～4。
本发明所述的生化木质素树脂环保发泡保温材料的制备方法，是将高活性木质素酚醛树脂、氨基酸型氟碳表面活性剂、沸石固体酸、有机硅阻燃剂与木质素基泡沫混凝土发泡剂混合均匀，然后将其加入到模具内进行发泡，固化成型后得到生化木质素树脂环保发泡保温材料。
其中，优选的技术方案如下：
发泡温度为20～45℃，发泡时间为10～15min。
固化成型时的固化温度为50～85℃，固化时间为10～35min。
本发明中：
制备高活性木质素酚醛树脂时的所用的原料高活性木质素，也可以是磺化木质素、碱木质素、酶解木质素、甘蔗渣木质素、水解木质素、高沸醇木质素、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙中的任意一种。
碱性半纤维素液中含有Ca(OH)2、活性白泥、硅藻土、活性碳、饱和碱溶液、木聚糖、碱土金属氧化物等。
酸性半纤维素液中含有液体酸、酸性络合物、硅铝酸盐、酸性氧化物等。
本发明的生化木质素树脂环保发泡保温材料遇明火不燃烧，能够作为很好的隔音材料、减震材料，具有发泡速度快、韧性强、不易开裂粉化的特点，尤其是可以作为各种高效安全的遇明火不燃烧的保温材料使用，如可以作为建筑行业的遇明火不燃烧的、安全的保温板材使用；生产过程中不产生废水和废气，因此是一种绿色环保型材料，同时能够作为墙体材料、建筑模板和包装板等，由此代替了传统的粘土砖和木质板，是保护土地和木材资源的战略材料。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的生化木质素树脂环保发泡保温材料属于高效保温材料，其导热系数≤0.031W/(m·k)，能最大程度地提高建筑物外围护结构的保温隔热性能，其性能指标也达到甚至超过了国外同类产品，且绿色环保，成本低廉，售价仅为进口产品的70～85％，具有很大的发展空间和应用前景，能够现有各类发泡保温材料的换代产品。
(2)本发明的生化木质素树脂环保发泡保温材料的燃烧性能按国标GB8624—2006进行检测，其指标达到B级，能够满足现有建筑不断提高的性能要求。
(3)本发明具有优良的韧性强、不易开裂粉化、抗冲击、机械强度高、吸水率低、隔热、隔音、低收缩性能、保温节能、抗震、低烟无毒、耐水耐潮、耐腐蚀、抗静电、轻质、安装快捷以及耐磨损等特点，安全又环保，同时又优于各类人造板材的综合性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
生化木质素树脂环保发泡保温材料，由以下重量份数的原料制成：
其中：
高活性木质素酚醛树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)制备高活性木质素：
a)以秸秆作为原料，先通过粉碎机进行切断、除尘，再于2.0～5.0MPa下汽爆2～6min，固液分离后向得到的固形物中加碱液，在78～135℃下蒸煮分离0.5～2h，得到木质素黑液；
b)向木质素黑液中加入15～90ppm的Ca(OH)2进行絮凝沉淀，经过滤精度为20μm的过滤器进行过滤，得到木质素清液；
c)将木质素清液送入管式超滤膜中，控制超滤膜堆压力为5.0～8.0MPa、温度为30～60℃、通量为50～90m3，得到超滤浓液和超滤清液，将超滤浓液送入超滤单效蒸发分离器中，控制蒸发负压为-0.85～-0.89MPa、温度为70～90℃、通量为10～20m3，得到超滤浓黑液，将超滤清液通过卷式纳滤膜进行过滤分离，控制纳滤膜堆压力为15.0～20.0MPa、温度为30～60℃、通量为10～20m3，得到纳滤浓液和纳滤清液，将纳滤浓液送入纳滤单效蒸发分离器，控制蒸发压力为-0.85～-0.89MPa、温度为70～90℃、通量4～10m3，得到纳滤浓黑液；
d)将超滤浓黑液和纳滤浓黑液分别通过输送装置送入喷雾干燥器，控制干燥负压为-0.21～-0.53MPa、进风温度为200～300℃、出风温度90～180℃，最终得到粒度为200目的高活性木质素；
(2)制备高活性木质素酚醛树脂：
将以下重量份数的原料：56份高活性木质素、110份苯酚、8份酸性半纤维素液、70份碱性半纤维素液、14份软水、65份植酸磷树脂和3份沸石固体酸加入到反应釜中，于温度为210℃、压力为2MPa下反应4h，得到反应液，向反应液中依次加入50份甲醛、10份K4型纳米矿晶，于80℃下反应4h，得到粘稠物，将粘稠物用60℃的水洗涤5次，干燥后粉碎至200目，然后加入7份市售330-弱碱性环氧系阴离子交换树脂进行搅拌，得到高活性木质素酚醛树脂；其中：酸性半纤维素液为为秸秆经粉碎机切断后，于2.0～5.0MPa下汽爆2～6min，固液分离后向得到的固形物中加酸液，于78～135℃下蒸煮0.5～2h而产生的发酵废液；碱性半纤维素液为秸秆经粉碎机切断后，于2.0～5.0MPa下汽爆2～6min，固液分离后向得到的固形物中加碱液，于78～135℃下蒸煮0.5～2h而产生的发酵废液；植酸磷树脂的制备方法是将80份植酸磷加入到反应器中，向其中加入110份去离子水调节pH值为10～13，然后加入460份二乙胺基丙胺调节pH值为8～13，升温至75℃，加入6份碳酸钠反应10～22h，调节pH值为1～6，于100℃下加入多钒酸铵反应2h，离心过滤后得到植酸磷树脂。
木质素基泡沫混凝土发泡剂的制备方法如下：将高沸醇木质素配制成浓度为30wt％的溶液，用磷酸氢二钠调节pH值至10，加热至66℃，加入18份苯丙氨酸和5份甲基壬乙醛反应2h，得到胺化羧基化高沸醇木质素，然后升温至90℃，加入12份烯丙基磺酸钠和3份安息香二甲醚反应4h，最后加入2份氨基酸性氟碳表面活性剂、9份皂化骨胶搅拌均匀，冷却后得到木质素基泡沫混凝土发泡剂。
生化木质素树脂环保发泡保温材料的制备方法如下：先将高活性木质素酚醛树脂、氨基酸型氟碳表面活性剂、沸石固体酸、KR-2710与木质素基泡沫混凝土发泡剂混合均匀，再将其加入到模具内进行发泡，发泡温度为40℃，发泡时间为11min，然后在75℃下固化成型25min，最终得到生化木质素树脂环保发泡保温材料。